Отсутствие еды в течение нескольких дней больше, чем заставляет организм сжигать накопленный жир. Исследование, опубликованное в 2024 году, показало, что длительное голодание вызывает обширные и взаимосвязанные биологические изменения во многих органах, при этом некоторые из наиболее заметных эффектов проявляются только после трех дней отсутствия калорий.
Результаты, опубликованные в Метаболизм природыпредлагает необычайно подробный взгляд на то, как человеческое тело реагирует на длительное голодание. Исследователи обнаружили доказательства биологических эффектов, выходящих за рамки потери веса, хотя многие из потенциальных изменений, связанных со здоровьем, не стали очевидными до тех пор, пока участники не провели около трех дней без еды.
Работу провели ученые из Научно-исследовательского института Университета точного здравоохранения (PHURI) Лондонского университета Королевы Марии и Норвежской школы спортивных наук. Выявив молекулярные изменения, связанные с голоданием, исследователи надеются создать основу для будущих исследований, которые могут привести к разработке методов лечения, способных воспроизвести некоторые эффекты голодания.
Это может быть особенно важно для людей, которым могут быть полезны определенные биологические эффекты голодания, но которым небезопасно подвергаться длительному голоданию или следовать методам, имитирующим голодание, таким как кетогенные диеты.
Как организм адаптируется к голоданию
Люди научились переносить длительные периоды отсутствия еды — способность, которая важна во времена, когда запасы продовольствия непредсказуемы. Сегодня миллионы людей постятся в культурных, религиозных, медицинских целях или в целях снижения веса.
Пост также имеет долгую историю в медицине. Его использовали в различных формах для лечения таких заболеваний, как эпилепсия и ревматоидный артрит.
Одно из наиболее очевидных изменений во время голодания касается снабжения организма энергией. В нормальных условиях большая часть легкодоступной энергии организма поступает из глюкозы, получаемой с пищей. Когда поступающая энергия теряется, организм постепенно начинает больше использовать накопленный жир.
Ученые уже поняли основной метаболический сдвиг. Менее ясно то, что длительное голодание влияет на организм, в том числе вызывает ли оно биологические изменения, которые могут быть полезными, вредными или и теми, и другими (полезными или вредными).
Современный анализ белков позволил изучить эти вопросы более детально. Белки выполняют в организме огромный спектр функций: от построения тканей до управления химическими реакциями и передачи сигналов между клетками. Измерение тысяч белков в кровотоке может дать общую картину того, как реагируют различные органы и биологические системы.
Отслеживание семидневного голодания только на воде
В ходе исследования ученые наблюдали за 12 здоровыми добровольцами, которые в течение семи дней голодали только на воде.
За участниками ежедневно наблюдают. Ученые измерили изменения примерно в 3000 белков в их крови перед голоданием, в течение всего периода голодания и после того, как они снова начали есть.
Затем исследователи объединили измерения белка с генетической информацией, полученной в ходе крупных популяционных исследований. Это позволило им изучить, какие биологические пути изменяются во время голодания, и предсказать некоторые возможные последствия для здоровья, связанные с этими изменениями.
Как и ожидалось, организм начинает переходить от глюкозы к накопленному жиру как основному источнику энергии в течение первых двух или трех дней без еды.
Участники потеряли в среднем 5,7 килограмма во время голодания, причем потеря произошла как за счет жировой, так и мышечной массы. Безжировая масса включает ткани, которые не являются жиром, например, мышцы и другие ткани, богатые водой.
Через три дня после того, как участники возобновили диету, их общий вес оставался ниже первоначального. Однако большая часть потерянной мышечной массы вернулась, а снижение жировой массы осталось.
На третий день произошла великая перемена
Самые поразительные открытия касались того, что произошло примерно через три дня голодания.
В этот момент исследователи начали видеть отчетливые изменения в уровне белков по всему организму. Модель предполагает, что полное ограничение калорий вызывает скоординированную реакцию всего тела, а не просто меняет способ получения энергии организмом.
Около трети всех измеренных белков значительно изменились во время голодания, причем эффекты были связаны со всеми основными органами.
Многие из этих изменений последовательно проявлялись у всех участников. Исследователи также обнаружили биологические признаки, которые нельзя объяснить одной лишь потерей веса.
Один из примеров касается изменений в белках, связанных со структурной поддержкой нейронов головного мозга. Нейроны — это специализированные клетки, которые передают информацию по всей нервной системе, а белки, которые их окружают и поддерживают, помогают поддерживать их структуру и функции.
Результаты показывают, что длительное голодание может влиять на более широкий спектр биологических процессов, чем просто жировой обмен.
Потенциальные преимущества выходят за рамки потери веса
Клаудия Лангенберг, директор Научно-исследовательского института Университета точного здравоохранения королевы Марии (PHURI), сказала:
«Впервые мы можем увидеть, что происходит на молекулярном уровне во всем организме, когда мы голодаем. Голодание, если оно проводится безопасно, является эффективным средством снижения веса. Популярные диеты, включающие голодание, такие как прерывистое голодание, утверждают, что они приносят пользу для здоровья, помимо потери веса. Наши результаты предоставляют доказательства пользы голодания для здоровья, помимо потери веса, но их можно увидеть только позже, чем предыдущие три дня».
Время важно. Прерывистое голодание может включать более короткие периоды без еды, тогда как в этом исследовании изучалось полное ограничение калорий в течение нескольких дней. Таким образом, результаты не означают, что более короткие графики голодания обязательно дают тот же эффект.
Вместо этого исследование помогает определить, когда начинают проявляться более крупные молекулярные реакции на длительное голодание.
Могут ли ученые доказать эффект голодания?
Понимание того, почему голодание вызывает определенные биологические изменения, в конечном итоге может оказаться более важным, чем само голодание.
Если исследователи смогут определить, какие молекулярные пути ответственны за потенциально полезные эффекты, возможно, появится возможность разработать методы лечения, которые активируют эти пути, не требуя от пациентов прекращения еды на несколько дней.
Эта возможность может быть особенно полезна для людей с заболеваниями, которые делают длительное голодание непрактичным или небезопасным.
Майк Пицнер, заведующий кафедрой медицинских данных PHURI и соруководитель группы компьютерной медицины Берлинского института здравоохранения в Шарите, сказал:
«Наши результаты закладывают основу для некоторых старых знаний о том, почему голодание используется при определенных состояниях. Хотя голодание может быть полезным для лечения определенных состояний, часто голодание не является вариантом для пациентов, страдающих от плохого здоровья. Мы надеемся, что эти результаты могут предоставить информацию о том, почему голодание полезно в определенных случаях, которую затем можно будет использовать для разработки методов лечения, которые могут быть терпеливыми».
Исследование представляет подробную молекулярную карту того, как организм человека адаптируется к длительному голоданию. Это также подчеркивает поразительный порог: хотя переход к сжиганию накопленного жира начинается в течение первых нескольких дней, многие из более широких биологических изменений, связанных с голоданием, становятся очевидными только примерно через три дня без калорий.
Эта разница может помочь исследователям отделить эффекты потери веса от более глубоких биологических реакций, вызванных длительным голоданием, а также дать новые подсказки о том, как эти реакции могут быть воспроизведены позже, не требуя от людей длительного периода без еды.
